DE102011108941A1 - An optical gas analyzer having means for improving selectivity in gas mixture analyzes - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine optische Gasanalysatoreinrichtung, umfassend mindestens eine in zumindest einer rohrförmigen Messküvette (1; 1a, 1b) ausgebildeten messgasdurchströmten Messkammer (M), welche mindestens eine eingangsseitig angeordnete infrarote Strahlungsquelle (2; 2a, 2b) längs durchleuchtet, deren durch Absorbtionsverluste abgeschwächter Lichtstrahl mindestens ein ausgangsseitig angeordneter opto-pneumatischer Detektor (5) zur Gaskonzentrationsanalyse nach dem Prinzip der NDIR-Spektroskopie erfasst, wobei optische Mittel zum Verbessern der Selektivität bei Gasgemischanalysen vorgesehen sind, die einen Breitbandempfänger (6) mit einem vorgeschalteten optischen Interferenzfilter (7) umfassen, der zusätzlich zum opto-pneumatischerdurch Begleitkomponenten im Messgas zu unterdrüchen.The invention relates to an optical gas analyzer device, comprising at least one measuring chamber (M) through which at least one tubular measuring cell (1, 1a, 1b) is located, longitudinally illuminating at least one infrared radiation source (2; 2a, 2b) arranged on the input side, whose intensity is attenuated by absorption losses Light beam at least one output side arranged opto-pneumatic detector (5) for gas concentration analysis according to the principle of NDIR spectroscopy detected, wherein optical means are provided for improving the selectivity in gas mixture analyzes comprising a broadband receiver (6) with an upstream optical interference filter (7) , which in addition to the opto-pneumatic to suppress by accompanying components in the sample gas.

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Gasanalysatoreinrichtung, umfassend mindestens eine in zumindest einer rohrförmigen Messküvette ausgebildete messgasdurchströmte Messkammer, welche mindestens eine eingangsseitig angeordnete infrarote Strahlungsquelle längs durchleuchtet, deren durch Absorptionsverluste abgeschwächter Lichtstrahl mindestens ein ausgangsseitig angeordneten opto-pneumatischen Detektor zur Gaskonzentrationsanalyse nach dem Prinzip der NDIR-Spektroskopie erfasst, wobei optische Mittel zum Verbessern der Selektivität bei Gasgemischanalysen vorgesehen sind.The invention relates to an optical gas analyzer device, comprising at least one measuring gas flow-through in at least one tubular measuring cell, which longitudinally irradiates at least one infrared radiation source arranged on the input side, the light beam attenuated by absorption losses at least one opto-pneumatic detector arranged on the output side for gas concentration analysis according to the NDIR principle. Spectroscopy detected, wherein optical means are provided for improving the selectivity in gas mixture analyzes.

Das Einsatzgebiet derartiger Gasanalysatoreinrichtungen, welche nach dem Prinzip der NDIR-Spektroskopie arbeiten, reicht von der Konzentrationsanalyse von Gasen – beispielsweise Kohlenmonoxid oder Kohlendioxid – zur Luftüberwachung bis hin zur Spurenmessung in komplexen Gasgemischen. Gerade hierfür bietet die NDIR-Spektroskopie gegenüber anderen Analyseverfahren, wie der FTIR-Spektroskopie oder der Gaschromatographie, mit wenig messtechnischem Aufwand eine geringe Nachweisgrenze, also Sensitivität.The field of application of such gas analyzer devices, which operate on the principle of NDIR spectroscopy, ranges from the concentration analysis of gases - for example carbon monoxide or carbon dioxide - for air monitoring to trace measurement in complex gas mixtures. Especially for this purpose, the NDIR spectroscopy over other analysis methods, such as FTIR spectroscopy or gas chromatography, with little metrological effort, a low detection limit, ie sensitivity.

Die Gasanalyse mit Hilfe von Gasanalysatoreinrichtungen, welche nach dem Prinzip der nicht-dispersiven Infrarotspektroskopie (NDIR) arbeiten, ist weit gebräuchlich. Der prinzipielle Aufbau einer Gasanalysatoreinrichtung ist stets gleich. Die von der infraroten Strahlungsquelle emittierte Lichtstrahlung durchstrahlt dabei eine das Messgas enthaltene Messküvette und trifft lichtaustrittsseitig auf einen fotoelektrischen Wandler, der meist als ein opto-pneumatischer Detektor ausgebildet ist. Die Erzeugung eines Detektorsignals mit ausreichendem Signal/Rausch-Verhältnis erfordert meist eine Modulation der von der Strahlungsquelle ausgehenden Lichtstrahlung. Auf dem Weg durch die Messküvette wird die von der Strahlungsquelle abgestrahlte Anfangsintensität durch Absorptionsprozesse abgeschwächt. Die Abschwächung hängt über das Lambert-Beer'sche Gesetz mit der Konzentration des absorbierten Gases zusammen.The gas analysis using gas analyzers, which operate on the principle of non-dispersive infrared spectroscopy (NDIR), is widely used. The basic structure of a Gasanalysatoreinrichtung is always the same. The light radiation emitted by the infrared radiation source radiates through a measuring cuvette contained in the measurement gas and, on the light exit side, impinges on a photoelectric converter, which is usually designed as an opto-pneumatic detector. The generation of a detector signal with a sufficient signal-to-noise ratio usually requires a modulation of the light radiation emanating from the radiation source. On the way through the cuvette, the initial intensity radiated by the radiation source is attenuated by absorption processes. The attenuation depends on the Lambert-Beer law with the concentration of the absorbed gas.

Bei der hier interessierenden NDIR-Spektroskopie mit einem opto-pneumatischen Detektor wird gegenüber anderen NDIR-Gasanalysatoreinrichtungen eine besonders hohe Sensitivität und Selektivität erzielt. Diese messtechnisch günstigen Eigenschaften verdankt die Gasanalysatoreinrichtung dem speziellen Detektor, welcher mit der nachzuweisenden Messgaskomponente gefüllt ist. Bei periodischer Bestrahlung mit infrarotem Licht absorbieren die im Detektor enthaltenen Moleküle spezifische Energieanteile, welche über eine Schwingungsrelaxation zu einer Temperatur- und Druckerhöhung des Gases führen. Der opto-pneumatische Detektor ist also nur empfindlich in den Spektralbereichen, die genau den Absorptionsbanden des im Empfänger gespeicherten Gases entsprechen. Deshalb gelten diese NDIR-Gasanalysatoreinrichtungen auch als „Korrelations-Spektrometer”, welche prinzipbedingt bereits eine sehr geringe Querempfindlichkeit gegenüber anderen im Messgas enthaltenen Gasen als der Detektorfüllung aufweisen.In the NDIR spectroscopy of interest here with an opto-pneumatic detector, a particularly high sensitivity and selectivity is achieved in comparison with other NDIR gas analyzer devices. These metrologically favorable properties, the gas analyzer device owes the special detector, which is filled with the measured gas component to be detected. In periodic irradiation with infrared light, the molecules contained in the detector absorb specific energy components, which lead via a vibration relaxation to a temperature and pressure increase of the gas. The opto-pneumatic detector is therefore only sensitive in the spectral regions which correspond exactly to the absorption bands of the gas stored in the receiver. Therefore, these NDIR gas analyzer devices are also considered as "correlation spectrometers", which in principle already have a very low cross-sensitivity to other gases contained in the sample gas as the detector filling.

Aus der DE 39 37 141 A1 geht eine gattungsgemäße optische Gasanalysatoreinrichtung hervor, die nach dem Prinzip der NDIR-Spektroskopie arbeitet. Es werden hier zur gleichzeitigen Messung der Konzentration mehrere Komponenten eines Messgases zwei nebeneinanderliegende Messküvetten verwendet, denen das Messgas bzw. ein Vergleichsgas zugeführt werden und die von modulierten infraroten Lichtstrahlen durchdrungen werden. Nach teilweiser Absorption in den Messküvetten gelangen die Lichtstrahlen auf einem hinter diesen angeordneten ersten opto-pneumatischen Detektor mit zwei in Strahlungsrichtung hintereinander angeordneten Kammern, in welchen eine erste Komponente der Gasprobe enthalten ist. Die beiden Kammern sind durch ein für die infraroten Lichtstrahlen transparentes Fenster getrennt. Ein baugleicher zweiter opto-pneumatischer Detektor ist hinter dem besagten ersten Detektor angeordnet, der mit einer zweiten Komponente der Gasprobe gefüllt ist. Zwischen dem ersten und dem zweiten Detektor ist ein spezieller Strahlungsfilter eingesetzt mit einer Transparenz für die Lichtstrahlen im Bereich schwächerer Strahlungsabsorption der zweiten Komponente der Gasprobe.From the DE 39 37 141 A1 is a generic optical Gasanalysatoreinrichtung shows that works on the principle of NDIR spectroscopy. For the simultaneous measurement of the concentration, several components of a measuring gas are used here, two adjacent measuring cuvettes to which the measuring gas or a reference gas is fed and which are penetrated by modulated infrared light beams. After partial absorption in the measuring cuvettes, the light rays arrive at a first opto-pneumatic detector arranged behind them with two chambers arranged one after the other in the direction of radiation, in which a first component of the gas sample is contained. The two chambers are separated by a transparent to the infrared light rays window. A structurally identical second opto-pneumatic detector is arranged behind said first detector, which is filled with a second component of the gas sample. Between the first and the second detector, a special radiation filter is used with a transparency for the light beams in the region of weaker radiation absorption of the second component of the gas sample.

Hierdurch kann eine gleichzeitige Messung der Störkomponenten über den zweiten Detektor und anschließend eine rechnerische Korrektur der Querempfindlichkeiten durchgeführt werden. Für die Einbeziehung des zweiten opto-pneumatischen Detektors fällt jedoch ein entsprechend höherer Herstellungsaufwand an. Außerdem steigt der Betriebsaufwand durch die notwendige Wartung der zusätzlichen Messkanäle. Einschränkungen ergeben sich auch dadurch, dass die maximale Anzahl der Detektoren auf vier limitiert ist und viele Kombinationen von Detektoren durch notwendige optische Interferenzfilter vor den Detektoren nicht möglich sind.In this way, a simultaneous measurement of the interfering components via the second detector and then a computational correction of the cross sensitivities can be performed. For the inclusion of the second opto-pneumatic detector, however, a correspondingly higher production costs are incurred. In addition, the operating costs increase due to the necessary maintenance of the additional measuring channels. Restrictions result from the fact that the maximum number of detectors is limited to four and many combinations of detectors by necessary optical interference filters in front of the detectors are not possible.

Aus der DE 10 2004 031 643 A1 geht eine andere optische Gasanalysatoreinrichtung hervor, welche denselben Grundaufbau besitzt. Auch hier ist ein erster opto-pneumatischer Detektor mit einer ersten Komponente der Gasprobe gefüllt und ein hinter diesem angeordneter zweiter opto-pneumatischer Detektor ist mit der zweiten Komponente der Gasprobe gefüllt. Um die Querempfindlichkeit dieser Detektoranordnung zu verringern, wird vorgeschlagen, dass durch Einbau eines Gasfilters vor der Detektoreinrichtung diejenigen Strahlungsanteile vorabsorbiert werden, welche Störkomponenten absorbieren könnten.From the DE 10 2004 031 643 A1 shows another optical gas analyzer device which has the same basic structure. Here, too, a first opto-pneumatic detector is filled with a first component of the gas sample, and a second opto-pneumatic detector arranged behind it is filled with the second component of the gas sample. In order to reduce the cross-sensitivity of this detector arrangement, it is proposed that by incorporating a gas filter in front of the detector device those radiation components be pre-absorbed, which could absorb interfering components.

Die DE 197 35 716 A1 offenbart eine andere technische Losung für die Signalverarbeitung einer Mehrkomponentenmessung mit einer nach dem Prinzip der NDIR-Spektroskopie arbeitenden Gasanalysatoreinrichtung, welche mit nur einem opto-pneumatischen Detektor auskommt. Hierfür wird die Gasanalysatoreinrichtung auf die Erfassung mindestens zweier verschiedener Gaskomponenten sensitiv eingestellt, indem die Kammerverhältnisse und die Füllkonzentration des Detektors derart gewählt oder eingestellt werden, dass zwischen den Signalen der einzelnen Gaskomponenten eine Phasenverschiebung entsteht, die so bemessen wird, dass in einem verwendeten Zeitfenster der Signalauswertung das Integral des Wechselsignals bezüglich der jeweils einen zu messenden Gaskomponente maximal ist und das integral der anderen Gaskomponente Null oder nahe Null ist. Hiermit wird eine Orthogonalisierung der Signalphasen für Mess- und Störkomponenten erreicht.The DE 197 35 716 A1 discloses another technical solution for the signal processing of a multi-component measurement with a working according to the principle of NDIR spectroscopy gas analyzer device, which only requires one opto-pneumatic detector. For this purpose, the gas analyzer device is set sensitive to the detection of at least two different gas components by the chamber ratios and the filling concentration of the detector are selected or adjusted so that between the signals of the individual gas components, a phase shift arises, which is so dimensioned that in a time window used Signal evaluation, the integral of the alternating signal with respect to the one gas component to be measured is a maximum and the integral of the other gas component is zero or near zero. This achieves an orthogonalization of the signal phases for measuring and disturbing components.

Zur Verringerung der Querempfindlichkeit bei Messungen mit opto-pneumatischen Detektoren sind aus dem allgemeinen Stand der Technik ferner Lösungen bekannt, die auf einer Ausblendung von Spektralbereichen mit überlappenden Absorptionen durch Einbau eines optischen Interferenzfilters vor dem opto-pneumatischen Detektor basieren. Weiterhin ist es bekannt, einen opto-pneumatischen Detektor als einen sogenannten Zweischicht-Empfänger mit zwei gasgefüllten hintereinander angeordneten Empfängerkammern aufzubauen, welche beide von der gleichen Strahlung durchstrahlt werden, aber gegenläufig auf das sensitive Element im Detektor wirken, der als Membrankondensator oder Mikroströmungsfühler ausgebildet sein kann. Ferner wird alternativ auch von einer sogenannten optischen Verlängerung der hinteren Detektorkammern bei solchen Zweischicht-Empfängern mit eines mehr oder minder reflektierenden Spiegels hinter den Detektoren Gebrauch gemacht, um die Querempfindlichkeit zu verringern.To reduce the cross-sensitivity in measurements with opto-pneumatic detectors are known from the general state of the art further solutions based on a suppression of spectral regions with overlapping absorptions by incorporation of an optical interference filter in front of the opto-pneumatic detector. Furthermore, it is known to construct an opto-pneumatic detector as a so-called two-layer receiver with two gas-filled receiver chambers arranged one behind the other, both of which are irradiated by the same radiation, but counteract the sensitive element in the detector, which is designed as a membrane capacitor or micro flow sensor can. Furthermore, use is also alternatively made of a so-called optical extension of the rear detector chambers in such two-layer receivers with a more or less reflective mirror behind the detectors in order to reduce the cross-sensitivity.

Durch die vorstehend aufgeführten Lösungen kann allerdings die Selektivität immer nur gezielt für eine Störkomponente optimiert werden. Zudem gelingt eine vollständige Eliminierung der Querempfindlichkeitseinflüsse nur für eine spezielle Konzentration der jeweiligen Störkomponente. Es verbleiben also stets Restfehler, die umso größer sind, je mehr Störkomponenten die Messung beeinflussen.By the solutions listed above, however, the selectivity can always be optimized only targeted for a noise component. In addition, a complete elimination of the effects of cross-sensitiveness succeeds only for a specific concentration of the respective interfering component. So there are always residual errors, which are greater, the more interference components affect the measurement.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine optische Gasanalysatoreinrichtung mit Mitteln zum Verbessern der Selektivität bei Gasgemischanalysen zu schaffen, welche einfach aufgebaut sind und bei der Analyse von Gasgemischen mit multiplen Begleitkomponenten eingesetzt werden können, welche im Empfängersignal Querempfindlichkeiten hervorrufen.It is therefore the object of the present invention to provide an optical gas analyzer with means for improving the selectivity in gas mixture analyzes, which are simple in design and can be used in the analysis of gas mixtures with multiple accompanying components which cause cross-sensitivities in the receiver signal.

Die Aufgabe wird ausgehend von einer optischen Gasanalysatoreinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.The object is achieved on the basis of an optical gas analyzer device according to the preamble of claim 1 in conjunction with its characterizing features. The following dependent claims give advantageous developments of the invention.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die optischen Mittel zur Verbesserung der Selektivität einen zusätzlichen Breitbandempfänger mit einem vorgeschalteten optischen Interferenzfilter umfassen, welcher in Ergänzung zum opto-pneumatischen Detektor zum Einsatz kommt, um die herrschenden Störeinflüsse durch Begleitkomponenten im Messgas zu unterdrücken.The invention includes the technical teaching that the optical means for improving the selectivity comprise an additional broadband receiver with an upstream optical interference filter which is used in addition to the opto-pneumatic detector to suppress the prevailing disturbing influences by accompanying components in the measurement gas.

Mit anderen Worten wird bei der Erfindung ein komplexes optisches Interferenzfilter zusammen mit einem spektralbreitbandig empfindlichen Detektor neben dem bisher üblichen opto-pneumatischen Detektor bei einer gattungsgemäßen Gasanalysatoreinrichtung eingesetzt. Der opto-pneumatische Detektor garantiert hierbei eine hohe Sensitivität bezüglich der Messkomponente; die zusätzlichen optischen Komponenten sind für eine hohe Unterdrückung der Störeinflüsse durch Begleitkomponenten im Messgas vorgesehen.In other words, in the invention, a complex optical interference filter is used together with a spectrally broadband sensitive detector in addition to the usual opto-pneumatic detector in a generic gas analyzer. The opto-pneumatic detector guarantees a high sensitivity with regard to the measuring component; The additional optical components are intended for a high suppression of interference by accompanying components in the sample gas.

Das erfindungsgemäß vorgesehene optische Interferenzfilter ist vorzugsweise als ein mehrere Durchlassbereiche aufweisendes sogenanntes Multivariate Optical Element (MOE) ausgebildet. Das optische Interferenzfilter ist somit nicht nur auf einen einzigen Durchlassbereich beschränkt. Die mehreren Durchlassbereiche des Interferenzfilters sind jeweils einzeln gezielt derart optimiert, dass eine Gewichtung der Strahlungsanteile nach einem vorher bestimmten Muster möglich ist. Ein derartiges Muster kann beispielsweise der gewünschten Durchlasskurve entsprechen. Als Breitbandempfänger kommt vorzugsweise ein pyroelektrischer Detektor zur Anwendung. Alternativ hierzu ist es jedoch auch möglich, durch spezielle Gasfüllungen künstlich spektralbreitbandig empfindlich gemachte opto-pneumatische Detektoren zu verwenden. Es sind jedoch auch andere pyroelektrische Detektoren basierend auf der Grundlage des pyroelektrischen Effekts möglich. Die Detektoren bestehen aus ferroelektrischen Kristallen oder Keramiken mit unsymmetrischem Kristallaufbau. Aufgrund dieser Unsymmetrie besitzen solche Materialien ein elektrisches Dipolmoment und damit eine permanente Polarisation. Bei Erwärmung dieser Materialien durch infrarote Strahlung verändern sich die Abstände im Kristallgitter und damit auch die Dipolmomente und die Polarisation. Hierdurch entstehen Ladungen auf der Oberfläche, die als elektrisches Signal abgegriffen werden können. Dieses elektrische Signal ist proportional zur Änderung der Strahlungseinleitung. Vorrangig wird als Grundmaterial für pyroelektrische Detektoren dotiertes Triglycinsulfat (DTGS) verwendet. Ein solcher DTGS-Detektor ist mit einem sehr großen Frequenzbereich einsetzbar, ist einfach aufgebaut und besitzt schnelle Ansprechzeiten, so dass dieser für den erfindungsgegenständlichen Breitbandempfänger besonders geeignet ist. Alternativ hierzu ist es jedoch auch möglich durch spezielle Gasfüllungen künstlich spektralbreitbandig empfindlich gemachte opto-pneumatische Detektoren zu verwenden.The optical interference filter provided according to the invention is preferably designed as a so-called multivariate optical element (MOE) having a plurality of transmission regions. The optical interference filter is thus not limited to a single passband. The multiple passbands of the interference filter are individually individually optimized in such a way that a weighting of the radiation components according to a predetermined pattern is possible. Such a pattern may, for example, correspond to the desired transmission curve. As broadband receiver preferably a pyroelectric detector is used. Alternatively, however, it is also possible to use artificially spectrally broadband sensitized opto-pneumatic detectors by special gas fillings. However, other pyroelectric detectors based on the pyroelectric effect are also possible. The detectors consist of ferroelectric crystals or ceramics with unsymmetrical crystal structure. Due to this asymmetry, such materials have an electric dipole moment and thus a permanent polarization. When these materials are heated by infrared radiation, the distances in the crystal lattice and thus also the dipole moments and the polarization change. This creates charges on the surface, which can be tapped as an electrical signal. This electrical Signal is proportional to the change in the radiation input. Primarily used as a base material for pyroelectric detectors doped triglycine sulfate (DTGS). Such a DTGS detector can be used with a very wide frequency range, has a simple design and has fast response times, so that it is particularly suitable for the wideband receiver according to the invention. Alternatively, however, it is also possible to use artificially spectrally broadband sensitized opto-pneumatic detectors by special gas fillings.

Gemäß einer weiteren die Erfindung verbessernden Maßnahme die spezielle Signalverarbeitung der erfindungsgemäßen Gasanalysatoreinrichtung betrifft, wird vorgeschlagen, dass ein vom opto-pneumatischen Detektor ausgegebenes, der Erfassung der zu messenden Gaskomponente dienendes erstes Signal S1 und ein vom Breitbandempfänger ausgegebenes, proportional zur gemessenen Querempfindlichkeit am opto-pneumatischen Detektor ausgebildetes zweites Signal S2 eingangsseitig an eine elektronische Auswerteeinheit zur Korrektur des ersten Signals S1 mit Hilfe des zweiten Signals S2 geleitet sind. Im Prinzip kann diese Korrektur durch Subtraktion des zweiten Signals S2 vom ersten Signal S1 erfolgen. Erfasst beispielsweise der opto-pneumatische Detektor das Messgas Kohlenmonoxid als erstes Signal S1, so wird über den Breitbandempfänger, welcher über das vorgeschaltete optische Interferenzfilter spektral selektiv gemacht wird, das zweite Signal S2 auf diese Weise zur Korrektur erzeugt. Durch Tests konnte nachgewiesen werden, dass diese Signalverarbeitung zu hochwertigen Messergebnissen selbst bei hochkomplexen Gasgemischen führt. Dabei kann die erforderliche Signalverarbeitung der Signale S1 und S2 relativ einfach durchgeführt werden.According to a further measure improving the invention, the special signal processing of the gas analyzer device according to the invention, it is proposed that a output from the opto-pneumatic detector, the detection of the gas component to be measured serving first signal S 1 and a broadband receiver output, proportional to the measured cross-sensitivity at the opto -pneumatic detector trained second signal S 2 on the input side to an electronic evaluation unit for correcting the first signal S 1 with the aid of the second signal S 2 are passed. In principle, this correction can be done by subtracting the second signal S 2 from the first signal S 1 . If, for example, the opto-pneumatic detector detects the measuring gas carbon monoxide as the first signal S 1 , the second signal S 2 is generated in this way for correction via the broadband receiver, which is made spectrally selective via the upstream optical interference filter. Tests have shown that this signal processing leads to high-quality measurement results even with highly complex gas mixtures. In this case, the required signal processing of the signals S 1 and S 2 can be performed relatively easily.

In der Praxis ist zu berücksichtigen, dass unter Umständen die charakteristischen Absorptionen der Störkomponenten bei Verwendung der für die Messung von Spuren des Messgases notwendigen langen Messküvetten so stark werden, dass aufgrund der mathematischen zusammenhänge nicht-lineare Absorptionseffekte auftreten, welche das Messergebnis stark verfälschen würden. Um diesen Fehler auszuschließen, wird gemäß einer speziellen Ausführungsform der optischen Gasanalysatoreinrichtung der Breitbandempfänger mit dem vorgeschalteten optischen Interferenzfilter auf einen zweiten Strahlengang gebaut, der neben einem ersten Strahlengang angeordnet ist, welcher dem opto-pneumatischen Detektor zugeordnet ist. Der zweite Strahlengang kann dabei mit einer relativ kürzeren Messküvette bestückt werden. Somit ist der Breitbandempfänger mit vorgeschaltetem optischen Interferenzfilter räumlich neben dem opto-pneumatischen Detektor angeordnet.In practice, it must be taken into account that under certain circumstances the characteristic absorptions of the interfering components become so strong when using the long measuring cuvettes necessary for the measurement of traces of the measuring gas that, due to the mathematical relationships, non-linear absorption effects occur which would strongly falsify the measurement result. In order to eliminate this error, according to a special embodiment of the optical gas analyzer device, the broadband receiver with the upstream optical interference filter is built on a second beam path, which is arranged next to a first beam path, which is assigned to the opto-pneumatic detector. The second beam path can be equipped with a relatively shorter measuring cuvette. Thus, the broadband receiver with upstream optical interference filter is arranged spatially next to the opto-pneumatic detector.

Nach einer anderen und bevorzugten Ausführungsform der optischen Gasanalysatoreinrichtung ist eine einzige Messküvette vorgesehen, an deren lichtausgangsseitigem Ende der Breitbandempfänger mit dem vorgeschalteten optischen Interferenzfilter angeordnet ist, welchem der opto-pneumatische Detektor in Lichtstrahlrichtung folgt. Somit sind der Breitbandempfänger und der opto-pneumatische Detektor hintereinander auf derselben Lichtachse angeordnet.According to another and preferred embodiment of the optical Gasanalysatoreinrichtung a single cuvette is provided, is arranged at the light output end of the broadband receiver with the upstream optical interference filter, which follows the opto-pneumatic detector in the direction of light beam. Thus, the broadband receiver and the opto-pneumatic detector are arranged one behind the other on the same light axis.

Vorzugsweise besitzt die Messküvette bei den beiden vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen mehrere Kammern. Insoweit ist längs neben der messgasdurchströmten Messkammer M eine mit einem referenzgasgefüllte Referenzkammer R zur Kalibrierung angeordnet.The measuring cuvette preferably has a plurality of chambers in the two preferred embodiments described above. In that regard, along with the measurement gas flowed through measuring chamber M is arranged along with a reference gas-filled reference chamber R for calibration.

Die vorstehend erwähnte Signalverarbeitung lässt sich vorzugsweise softwaretechnisch realisieren, indem die elektronische Auswerteeinheit mit einem Signalverarbeitungsalgorithmus zur Korrektur des ersten Signals S1 des opto-pneumatischen Detektors mit Hilfe des zweiten Signals S2 des Breitbandempfängers betrieben wird. Die Routine des Signalverarbeitungsalgorithmus ist dabei durch entsprechende in der Software hinterlegte Steuerungsbefehle umgesetzt.The above-mentioned signal processing can preferably be realized by software technology by the electronic evaluation unit is operated with a signal processing algorithm for correcting the first signal S 1 of the opto-pneumatic detector using the second signal S 2 of the broadband receiver. The routine of the signal processing algorithm is implemented by corresponding control commands stored in the software.

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:Further measures improving the invention will be described in more detail below together with the description of two preferred embodiments of the invention with reference to FIGS. It shows:

1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der optischen Gasanalysatoreinrichtung mit einer einzigen Messküvette, 1 1 is a schematic representation of a first embodiment of the optical gas analyzer device with a single measuring cuvette,

2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der optischen Gasanalysatoreinrichtung mit zwei Messküvetten, und 2 a schematic representation of a second embodiment of the optical gas analyzer device with two measuring cuvettes, and

3 eine Blockschaltbilddarstellung der Signalverarbeitung der gemessenen Signale S1 und S2. 3 a block diagram representation of the signal processing of the measured signals S 1 and S 2 .

Gemäß 1 ist in einer rohrförmigen Messküvette 1 der optischen Gasanalysatoreinheit zum einen eine messgasdurchströmte Messkammer M und zum anderen eine mit einem Referenzgas gefüllte Referenzkammer R zur Kalibrierung angeordnet. Die Messküvette 1 wird von einer lichteingangsseitig hieran angeordneten infraroten Strahlungsquelle 2 längs durchleuchtet. Bevor das infrarote Licht in die Messküvette 1 gelangt, passiert dieses eine Modulationseinheit 3 mit rotierender Chopperscheibe 4 zur Phasenumkehr.According to 1 is in a tubular measuring cuvette 1 the optical gas analyzer unit for a measurement gas flowing through a measuring chamber M and on the other hand arranged with a reference gas filled reference chamber R for calibration. The measuring cuvette 1 is from a light input side thereto arranged infrared radiation source 2 longitudinally illuminated. Before the infrared light into the cuvette 1 passes, this passes a modulation unit 3 with rotating chopper disc 4 to the phase reversal.

Lichtausgangsseitig der Messküvette 1 ist ein opto-pneumatischer Detektor 5 platziert, der den durch Absorptionsverluste abgeschwächten Lichtstrahl erfasst, um ein elektrisches Signal S1 zur nachfolgenden Gaskonzentration zur Analyse nach dem Prinzip der NDIR-Spektroskopie zu erzeugen. Zum Verbessern der Selektivität bei Gasgemischanalysen ist dem opto-pneumatischen Detektor 5 ein Breitbandempfänger 6 nachgeschaltet. Vor dem Breitbandempfänger 6 ist ein optisches Interferenzfilter 7 angeordnet. Der mit dem optischen Interferenzfilter 7 versehene Breitbandempfänger 6 dient zur Erzeugung eines zweiten Signals S2 zur Eliminierung von Störeinflüssen durch Begleitkomponenten im Messgas.Light output side of the cuvette 1 is an opto-pneumatic detector 5 placed the the detected by absorbing losses attenuated light beam to generate an electrical signal S 1 to the subsequent gas concentration for analysis according to the principle of NDIR spectroscopy. To improve the selectivity in gas mixture analyzes is the opto-pneumatic detector 5 a broadband receiver 6 downstream. In front of the broadband receiver 6 is an optical interference filter 7 arranged. The one with the optical interference filter 7 provided broadband receiver 6 serves to generate a second signal S 2 for the elimination of interference by accompanying components in the sample gas.

Gemäß der in 2 dargestellten zweiten Ausführungsform sind zwei parallele Messküvetten 1a und 1b vorgesehen. Lichtausgangsseitig der einen Messküvette 1a ist der opto-pneumatische Detektor 5 angeordnet. Lichtausgangsseitig der anderen Messküvette 1b ist der Breitbandempfänger 6 mit dem vorgeschalteten optischen Interferenzfilter 7 angeordnet. In Konsequenz hieraus sind zwei infrarote Strahlungsquellen 2a und 2b vorgesehen, welche jeweils einer der Messküvetten 1a bzw. 1b zugeordnet sind.According to the in 2 illustrated second embodiment are two parallel cuvettes 1a and 1b intended. Light output side of a measuring cuvette 1a is the opto-pneumatic detector 5 arranged. Light output side of the other cuvette 1b is the broadband receiver 6 with the upstream optical interference filter 7 arranged. As a consequence, there are two infrared radiation sources 2a and 2 B provided, which in each case one of the measuring cuvettes 1a respectively. 1b assigned.

Gemäß 3 gelangt das vom opto-pneumatischen Detektor 5 ausgegebene, der Erfassung der zu messenden Gaskomponente dienende Signal S1 und ein vom Breitbandempfänger 6 ausgegebenes, proportional zur gemessenen Querempfindlichkeit am opto-pneumatischen Detektor 5 ausgebildetes Signal S2 eingangsseitig an eine elektronische Auswerteeinheit 8. Die elektronische Auswerteeinheit 8 nimmt durch Subtraktion des zweiten Signals S2 vom ersten Signal S1 eine Korrektur des ersten Signals S1 im erfindungsgemäßen Sinne hinsichtlich im Messgas enthaltener Störkomponenten vor, um die im Messgas enthaltenen Störkomponenten zu eliminieren. Im Einzelnen erfolgt dies anhand der nachfolgend erläuterten Funktionsweise:

Ausgegangen wird von einem Messgas, das ein Gemisch aus der Messkomponente, mit der Konzentration (c1), und n Störkomponenten, mit den Konzentrationen (c2, ... c1+n), ist. Die spektralen Absorptionskoeffizienten der jeweiligen Gase seien durch al(v) gekennzeichnet. Die spektrale optische Transmission durch die im Messgas enthaltenen Störkomponenten TGas(v) ist nach dem Lambert-Beerschen Gesetz:

Figure 00090001
wobei l die Länge der Messküvette 1 in der NDIR-Gasanalysatoreinrichtung ist. Die Störkomponenten rufen nun eine Querempfindlichkeit QE am opto-pneumatischem Detektor 5 hervor:
Figure 00090002
According to 3 This comes from the opto-pneumatic detector 5 issued, the detection of the gas component to be measured serving signal S 1 and one of the broadband receiver 6 output proportional to the measured cross-sensitivity at the opto-pneumatic detector 5 trained signal S 2 on the input side to an electronic evaluation unit 8th , The electronic evaluation unit 8th By subtracting the second signal S 2 from the first signal S 1, a correction of the first signal S 1 in accordance with the invention with respect to interfering components contained in the measurement gas precedes to eliminate the interference components contained in the measurement gas. Specifically, this is done using the following functionality:

The starting point is a measuring gas which is a mixture of the measuring component, with the concentration (c 1 ), and n interfering components, with the concentrations (c 2 , ... c 1 + n ). The spectral absorption coefficients of the respective gases are indicated by a l (v). The spectral optical transmission through the interference components T gas (v) contained in the measurement gas is according to Lambert-Beer's law:
Figure 00090001
where l is the length of the cuvette 1 in the NDIR gas analyzer device. The interfering components now call a cross-sensitivity QE at the opto-pneumatic detector 5 out:
Figure 00090002

SOE ist hier die spektrale Empfindlichkeitsfunktion des opto-pneumatischen Detektors 5. Diese ist eine komplizierte Funktion der optischen und thermodynamischen Eigenschaften der Gasfüllung, der geometrischen Abmessungen des Detektors 5, und der Übertragungseigenschaften des sensitiven Elements und lässt sich nicht analytisch darstellen. Der Zusammenhang zwischen der QE und den jeweiligen Gaskonzentrationen liegt aber aus Messungen vor.S OE is here the spectral sensitivity function of the opto-pneumatic detector 5 , This is a complicated function of the optical and thermodynamic properties of the gas filling, the geometric dimensions of the detector 5 , and the transmission properties of the sensitive element and can not be represented analytically. However, the correlation between QE and the respective gas concentrations is based on measurements.

Der zusätzliche Breitbandempfänger 6 ist in der Lage, die integrale Absorption des Gasgemisches zu messen:

Figure 00100001
The additional broadband receiver 6 is able to measure the integral absorption of the gas mixture:
Figure 00100001

Wird vor den Breitbandempfänger 6 ein optisches Interferenzfilter 7 mit einer Durchlasskurve TOI(v) eingesetzt, wird die gemessene integrale Absorption zu:

Figure 00100002
Will be in front of the broadband receiver 6 an optical interference filter 7 with a transmission curve T OI (v) used, the measured integral absorption becomes:
Figure 00100002

Das Ziel ist es nun, TOI so zu definieren, dass A' = QE wird. Dieses gelingt, indem das Interferenzfilter 7 über eine multivariate Datenanalyse spezifisch konzipiert wird.The goal now is to define T OI such that A '= QE. This succeeds by the interference filter 7 is designed specifically through a multivariate data analysis.

Dazu wird die spektrale Information, die in Transmissionspektren TGas der Länge n von m unterschiedlichen Mischungen der Mess- und Störkomponenten enthalten ist (darstellbar als nxm-Matrix TGas), durch eine Hauptkomponentenanalyse auf die Information in Richtung weniger k Hauptkomponenten, die die Achsen eines neuen Koordinatensystems bilden, reduziert (darstellbar als kxn-Matrix P). Die Matrix P wird gewöhnlich auch als „loading matrix” bezeichnet. Der Zusammenhang zwischen QE (für m unterschiedliche Mischungen ist das ein Vektor der Länge m) und den Koordinaten in Richtung der Hauptkomponenten wird über eine Regressionsanalyse (principal component regression, PCR) hergestellt. Die k Regressionskoeffizienten (im Vektor b) sind hierbei diejenigen Gewichte, welche die Amplitude des Fehlervektors e minimieren. QE = (1 – TGas)·P·b + e (5) For this purpose, the spectral information contained in transmission spectra T gas of length n of m different mixtures of the measuring and interfering components (representable as nxm matrix T gas ), by a principal component analysis on the information in the direction of fewer k main components, the axes of a new coordinate system, reduced (representable as kxn-matrix P). The matrix P is commonly referred to as a "loading matrix". The relationship between QE (for m different mixtures that is a vector of length m) and the coordinates in the direction of the main components is established by a principal component regression (PCR). The k regression coefficients (in vector b) are the weights which minimize the amplitude of the error vector e. QE = (1-T gas ) · P · b + e (5)

TOI, als Vektor mit der gleichen Länge n wie die Spektren der Gasmischungen, ergibt sich damit aus: TOI = P·b (6) T OI , as vector with the same length n as the spectra of the gas mixtures, results from: T OI = P · b (6)

Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Es sind auch Abwandlungen hiervon denkbar, die vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, Messküvetten ohne Referenzkammer R zu verwenden, sofern die Kalibrierung der Gasanalysatoreinrichtung auf eine andere Weise durchgeführt wird.The invention is not limited to the preferred embodiments described above. There are also modifications thereof are conceivable, which are included within the scope of the following claims. For example, it is also possible to use measuring cuvettes without reference chamber R, if the calibration of the gas analyzer device is carried out in a different way.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Messküvettecuvette
22
Strahlungsquelleradiation source
33
Modulationseinheitmodulation unit
44
ShopperscheibeShoppers disc
55
opto-pneumatischer DetektorOpto-pneumatic detector
66
BreitbandempfängerWideband receiver
77
optisches Interferenzfilteroptical interference filter
88th
elektronische Auswerteeinheitelectronic evaluation unit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 3937141 A1 [0005] DE 3937141 A1 [0005]
  • DE 102004031643 A1 [0007] DE 102004031643 A1 [0007]
  • DE 19735716 A1 [0008] DE 19735716 A1 [0008]

Claims (11)

Optische Gasanalysatoreinrichtung, umfassend mindestens eine in zumindest einer rohrförmigen Messküvette (1; 1a, 1b) ausgebildeten messgasdurchströmten Messkammer (M), welche mindestens eine eingangsseitig angeordnete infrarote Strahlungsquelle (2; 2a, 2b) längs durchleuchtet, deren durch Absorptionsverluste abgeschwächter Lichtstrahl mindestens ein ausgangsseitig angeordneter opto-pneumatischer Detektor (5) zur Gaskonzentrationsanalyse nach dem Prinzip der NDIR-Spektroskopie erfasst, wobei optische Mittel zum Verbessern der Selektivität bei Gasgemischanalysen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Mittel zum Verbessern der Selektivität einen Breitbandempfänger (6) mit einem vorgeschalteten optischen Interferenzfilter (7) umfassen, der zusätzlich zum opto-pneumatischer Detektor (5) zum Einsatz kommt, um Störeinflüsse durch Begleitkomponenten im Messgas zu unterdrücken.Optical gas analyzer device comprising at least one in at least one tubular measuring cuvette ( 1 ; 1a . 1b ) formed measuring gas flowed through measuring chamber (M), which at least one input side arranged infrared radiation source ( 2 ; 2a . 2 B ), whose light beam attenuated by absorption losses at least one opto-pneumatic detector ( 5 ) for gas concentration analysis according to the principle of NDIR spectroscopy, wherein optical means for improving the selectivity in gas mixture analyzes are provided, characterized in that the optical means for improving the selectivity of a broadband receiver ( 6 ) with an upstream optical interference filter ( 7 ), which in addition to the opto-pneumatic detector ( 5 ) is used to suppress interference by accompanying components in the sample gas. Optische Gasanalysatoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das optischen Interferenzfilter (7) als ein mehrere Durchlassbereiche aufweisendes Multivariate Optical Element (MOE) ausgebildet ist.Optical gas analyzer device according to claim 1, characterized in that the optical interference filter ( 7 ) is formed as a multi-pass multi-polar optical element (MOE). Optische Gasanalysatoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Breitbandempfänger (6) als ein pyroelektrischer Detektor ausgebildet ist.Optical gas analyzer device according to claim 1, characterized in that the broadband receiver ( 6 ) is formed as a pyroelectric detector. Optische Gasanalysatoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein vom opto-pneumatischen Detektor () ausgegebenes, der Erfassung der zu messenden Gaskomponente dienendes erstes Signal (S1) und ein vom Breitbandempfänger () ausgegebenes, proportional zur gemessenen Querempfindlichkeit am opto-pneumatischen Detektor () ausgebildetes zweites Signal (S2) eingangsseitig an eine elektronische Auswerteeinheit (8) zur Korrektur des ersten Signals (S1) mit Hilfe des zweiten Signals (S2) geleitet sind.Optical Gasanalysatoreinrichtung according to claim 1, characterized in that a output from the opto-pneumatic detector (), the detection of the gas component to be measured serving first signal (S 1 ) and from the broadband receiver (), proportional to the measured cross-sensitivity at the opto-pneumatic detector () formed second signal (S 2 ) on the input side to an electronic evaluation unit ( 8th ) for correcting the first signal (S 1 ) by means of the second signal (S 2 ) are passed. Optische Gasanalysatoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Messküvette (1; 1a, 1b) längs neben der messgasdurchströmten Messkammer (M) eine mit einem Referenzgas gefüllte Referenzkammer (R) zur Kalibrierung aufweist.Optical gas analyzer device according to claim 1, characterized in that the at least one measuring cuvette ( 1 ; 1a . 1b ) along the measuring gas flowed through the measuring chamber (M) along with a reference gas filled reference chamber (R) for calibration. Optische Gasanalysatoreinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine einzige Messküvette (1) vorgesehen ist, an deren lichtausgangsseitigem Ende der opto-pneumatische Detektor (5) angeordnet ist, welchem der Breitbandempfänger (6) mit dem vorgeschalteten optischen Interferenzfilter (7) in Lichtstrahlrichtung folgt.Optical gas analyzer device according to claim 5, characterized in that a single measuring cuvette ( 1 ) is provided, at the light output side end of the opto-pneumatic detector ( 5 ) to which the broadband receiver ( 6 ) with the upstream optical interference filter ( 7 ) follows in the direction of the light beam. Optische Gasanalysatoreinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei parallele Messküvetten (1a, 1b) vorgesehen sind, wobei lichtausgangsseitig an der einen Messküvette (1a) der opto-pneumatische Detektor (5) angeordnet ist, wogegen lichtausgangsseitig an der anderen Messküvette (1b) der Breitbandempfänger (6) mit dem vorgeschalteten optischen Interferenzfilter (7) angeordnet ist.Optical gas analyzer device according to claim 5, characterized in that two parallel measuring cuvettes ( 1a . 1b ) are provided, wherein the light output side on the one measuring cuvette ( 1a ) the opto-pneumatic detector ( 5 ), whereas at the light output side on the other measuring cuvette ( 1b ) the broadband receiver ( 6 ) with the upstream optical interference filter ( 7 ) is arranged. Optische Gasanalysatoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Messküvette (1a) länger als die andere Messküvette (1b) ausgebildet ist.Optical gas analyzer device according to claim 1, characterized in that the one measuring cuvette ( 1a ) longer than the other measuring cuvette ( 1b ) is trained. Optische Gasanalysatoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die lichteingangsseitig der mindestens einen Messküvette (1; 1a, 1b) angeordnete infrarote Strahlungsquelle (2) eine Modulationseinheit (3) mit rotierender Chopperscheibe (4) zur Phasenumkehr aufweist.Optical Gasanalysatoreinrichtung according to claim 1, characterized in that the light-input side of the at least one measuring cuvette ( 1 ; 1a . 1b ) arranged infrared radiation source ( 2 ) a modulation unit ( 3 ) with rotating chopper disc ( 4 ) for phase reversal. Computerprogrammprodukt für eine Gasanalysatoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, deren elektronische Auswerteeinheit (8) mit einem Signalverarbeitungsalgorithmus zur Korrektur des ersten Signals (S1) des opto-pneumatischen Detektor (5) mit Hilfe des zweiten Signals (S2) des Breitbandempfängers (6) betreibbar ist, wobei die Routine des Signalverarbeitungsalgorithmus durch entsprechende in einer Software hinterlegte Steuerungsbefehle umgesetzt ist.Computer program product for a gas analyzer device according to one of Claims 1 to 9, the electronic evaluation unit ( 8th ) with a signal processing algorithm for correcting the first signal (S 1 ) of the opto-pneumatic detector ( 5 ) by means of the second signal (S 2 ) of the broadband receiver ( 6 ) is operable, wherein the routine of the signal processing algorithm is implemented by corresponding stored in a software control commands. Datenträger mit einem Computerprogrammprodukt nach Anspruch 10.Data carrier with a computer program product according to claim 10.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013113170A1 (en) * 2013-11-28 2015-05-28 Endress + Hauser Conducta Gesellschaft für Mess- und Regeltechnik mbH + Co. KG Method for determining a measured value and analyzer for carrying out the method
US20200163314A1 (en) * 2017-07-23 2020-05-28 Terahertz Group Ltd. System and method for non-invasively determining egg properties
CN107389585B (en) 2017-08-21 2019-11-15 湖北锐意自控系统有限公司 A kind of gas analyzer and analysis method for gases

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3321360C2 (en) * 1983-06-14 1988-02-25 Hartmann & Braun Ag, 6000 Frankfurt, De
DE3446436C2 (en) * 1984-12-20 1990-02-01 Hartmann & Braun Ag, 6000 Frankfurt, De
DE3937141A1 (en) 1989-11-08 1991-05-16 Hartmann & Braun Ag NON-DISPERSIVE INFRARED GAS ANALYZER FOR SIMULTANEOUS MEASUREMENT OF THE CONCENTRATION OF SEVERAL COMPONENTS OF A GAS SAMPLE
DE19735716A1 (en) * 1997-07-05 1999-02-04 Hartmann & Braun Gmbh & Co Kg Multicomponent measurement of gases using nondispersive infrared spectrometer
DE102004031643A1 (en) 2004-06-30 2006-02-02 Abb Patent Gmbh Non-dispersive infrared gas analyzer

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4355233A (en) * 1979-02-22 1982-10-19 Beckman Instruments, Inc. Method and apparatus for negating measurement effects of interferent gases in non-dispersive infrared analyzers
DE10112579C2 (en) * 2001-03-15 2003-02-13 Siemens Ag Infrared gas analyzer
US20080277586A1 (en) * 2007-05-07 2008-11-13 Dennis Cardinale Low-Power Fast Infrared Gas Sensor, Hand Held Gas Leak Detector, and Gas Monitor Utilizing Absorptive-Photo-Acoustic Detection

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3321360C2 (en) * 1983-06-14 1988-02-25 Hartmann & Braun Ag, 6000 Frankfurt, De
DE3446436C2 (en) * 1984-12-20 1990-02-01 Hartmann & Braun Ag, 6000 Frankfurt, De
DE3937141A1 (en) 1989-11-08 1991-05-16 Hartmann & Braun Ag NON-DISPERSIVE INFRARED GAS ANALYZER FOR SIMULTANEOUS MEASUREMENT OF THE CONCENTRATION OF SEVERAL COMPONENTS OF A GAS SAMPLE
DE19735716A1 (en) * 1997-07-05 1999-02-04 Hartmann & Braun Gmbh & Co Kg Multicomponent measurement of gases using nondispersive infrared spectrometer
DE102004031643A1 (en) 2004-06-30 2006-02-02 Abb Patent Gmbh Non-dispersive infrared gas analyzer

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